海信液晶电视机TCON电路原理分析

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1、海信液晶电视机 T-CON 电路原理分析 郝铭 李方健 编前语：近几年来，液晶电视机已大量进入平常百姓家中，已逐步取代 CRT 电视机，成为百姓购买电视机的首选。仅从电视机的图像处理电路上看，液晶电视机与 CRT 电视机最大的不同，就是增加了时序控制（T-CON）电路，也称为逻辑板电路，这是液晶电视机维修中的难点。本文将对 T-CON 电路的基本工作原理进行讲解，并以海信一款典型 T-CON 电路为例，对具体电路进行分析。一、T-CON 电路基本工作原理 那么什么是时序控制电路？它在液晶屏中的作用是什么？它的电路组成有哪些呢？下面逐一进行介绍。1、什么是时序控制电路 CRT 伴随着电视的发明已

2、经近一个世纪，其活动视频图像信号的传输技术在不断的进步，但是终端图像的显示器件一直采用的是 CRT。同时，几乎所有视频图像信号的结构、标准都是以 CRT 的显示特点而设计、制定的，并一直沿用至今。CRT 的显示特点是利用荧光粉的余晖，把顺序着屏的像素信号采用行、场扫描的方式组合成图像，图 1 所示。为了适应 CRT 的这个显示特点，在发送端也利用扫描的方式，在行、场同步信号控制下把图像分解成一个个像素，按照时间的先后顺序进行传送，并且在一行像素和一场像素的间隔处，插入行同步和场同步信号，这是一个模拟信号，是一个随时间变化的单值函数，是一个像素随时间而串行排列的图像信号。图 1 CRT 图像显示

3、方式 液晶电视机采用 TFT 液晶屏作为图像显示器件，这是一种从结构上、显示原理上完全不同于 CRT 的显示器件，它是一种需要行、列驱动的矩阵显示方式，如图 2 所示。所以液晶屏无法直接显示原来专门为 CRT 设计、制定的视频图像信号，但是只要在液晶屏的前端增加一个特殊的转换电路，也就是“时序控制器”，就可以使液晶屏显示出原来只有 CRT 才能显示的图像信号了。这个“时序控制器”就是我们常说的时序控制电路，也称为逻辑电路、T-CON 电路，是液晶屏可以正常显示目前视频图像信号的关键部件。图 2 液晶屏图像显示方式 2、T-CON 电路的作用 CRT 是扫描组合图像，液晶屏是矩阵显示组合图像。C

4、RT 显示的是按时间顺序排列的串行像素信号，像素是按照时间先后一个一个的着屏，如图 3 所示。而液晶屏显示的是一行一行并行排列的像素信号，像素是一排一排的着屏，如图 4 所示。时序控制电路的主要作用就是要把图 3 所示的像素逐个“着屏”的视频图像信号，转换为图 4 所示的像素以行为单位，按一定的时间顺序逐行“着屏”的并行图像信号。图 3 CRT 像素着屏方式 图 4 液晶屏像素着屏方式 图像信号的转换，这是一个极其复杂、精确的过程，它需要先对信号进行存储，然后根据信号的标准及液晶屏的各项参数进行分析计算，根据计算的结果再按规定从存储器中读取预存的像素信号，并按照计算的要求重新组合排列读取的像素

5、信号，成为液晶屏显示适应的信号。在这个过程中，图像信号的时间过程、排列顺序都进行了重新的编排，完全改变了原来像素信号的时间顺序关系，所以此电路称为“时序控制电路”，其英语为 Timer-Control，缩写为 T-CON。T-CON 电路还要产生控制各个电路工作的辅助信号，重新编排的像素信号在辅助信号的协调下，施加于液晶屏驱动电路中，从而正确的重现出图像。T-CON 电路的位置就在液晶屏驱动电路和前端视频信号数字处理电路之间，在液晶电视机中，T-CON 电路多设计为一块独立的电路板。随着技术的发展，很多厂家把 T-CON 电路与前端信号处理电路集成一起，做到一块主板上，被称为 T-CON 整合

6、方案；也有厂家把T-CON 电路直接设计到了液晶屏周边的驱动 PCB 板上，从而进一步降低成本，提高了电路工作的可靠性。T-CON 电路如果出现故障，在液晶屏幕上会出现一些特殊的故障画面，例如花屏、图像缺损、图像灰度失真、图像忽亮忽暗、左右颠倒、图像灰暗、白屏等故障现象，很多故障现象在 CRT 电视机中是见不到的。对于这些故障的维修，必须对 T-CON 电路的工作原理有所了解，对 T-CON 电路中关键点的电压值、波形进行正确的测量，才能把故障排除。3、T-CON 电路的组成 液晶屏的整体驱动电路包括时序控制电路、灰阶电压（伽马校正）发生电路、DC-DC转换电路、屏源极驱动（列驱动）电路、屏栅

7、极驱动（行驱动）电路等，其构成框图如图 5所示。图 5 液晶屏驱动电路构成框图 图 5 中虚线框内所示的部分，主要包括时序控制电路、灰阶电压发生电路、DC-DC 转换电路几部分，通常做在一块独立的电路板上，这就是我们平时所说的“T-CON 电路板”。这块电路板把前端视频信号处理电路送来 LVDS 格式的图像信号，转换为液晶屏周边源极驱动和栅极驱动集成电路所需的 RSDS 格式的图像数据信号，同时还输出源极驱动、栅极驱动电路工作必须的驱动控制信号（STV、CKV、STH、CKH、POL），这些信号都加到了屏周边的驱动电路上，最终完成图像在液晶屏上的显示。而广义范围的 T-CON 电路，除了上述的

8、“T-CON 电路板”外，还应该包括屏周边的列驱动电路和行驱动电路。液晶屏的电极引线多达数千条，而向屏施加信号的行列驱动电路所在电路板（PCB）是在液晶屏生产厂家，使用专业热压设备，采用 TAB 方式将其直接连接在液晶面板的侧边上，作为液晶面板的一部分而整体出厂的，如图 6 所示。所以当驱动电路板出现故障时，由于维修设备、电路元件所限，除了一些简单故障外，很多情况下是无法直接进行维修的，只能更换整块液晶屏，或是将屏送到专业液晶面板维修公司。图 6 液晶面板组成 下面对整个 T-CON 电路中各部分单元电路的功能进行介绍。（1）时序控制电路（T-CON）时序控制电路是整个 T-CON 处理电路的

9、核心，其电路主要由一片专业 T-CON 处理芯片构成。该电路把前端送来的 LVDS 信号经过逻辑转换，产生 RSDS 图像数据信号，以及后级驱动电路所需的 STV、CKV、STH、CKH、POL 等各种控制信号。LVDS 信号包括图像的 RGB 基色信号、行同步、场同步信号及时钟信号，这些信号进入时序控制电路后，RGB 基色信号转换成为 RSDS 图像数据信号，行、场同步信号转换转变成 STV、CKV、STH、CKH、POL 等控制信号。在转换的过程中，根据不同的屏分辨率、屏尺寸、屏特性，其转换计算方法是不同的，这主要是由软件来进行控制的。（2）灰阶电压发生电路（伽马校正）对于液晶显示屏，其源

10、极驱动电路会向屏列电极施加一个幅度变化的像素信号电压，而该电压的变化与屏产生光点亮度的大小是一个严重畸变的非线性变化关系，呈现一个类似 S形的曲线，如图 7 所示。图 7 灰度失真曲线 从图 7 可以看出，当电压等分变化时，液晶屏透光率变化中间拉长，两边压缩。在图像信号电压低亮度和高亮度时，出现了液晶屏透光率变化迅速的现象，而在图像信号电压在中等亮度时，屏透光率变化非常缓慢，这样重现的图像会出现非常难看的灰度（层次）失真，是必须要解决的。因此，在液晶屏的 T-CON 电路中，针对这种失真现象专门设计了一个电压校正电路，它采用一系列幅度变化不成比例的预失真电压，对失真曲线进行校正。这一系列的电压

11、我们称为灰阶电压，而产生灰阶电压的电路称为灰阶电压发生电路。灰阶电压组成的校正曲线如图 8 所示。图 8 灰阶校正曲线 从图 8 可以看出，当屏透光率等分变化时，校正电压在图像中间亮度区域进行压缩，变化加速，而在图像信号低亮度和高亮度区域时，校正电压变化缓慢。用这一系列变化的灰阶电压对图像像素信号所携带的不同亮度信息进行赋值，以纠正液晶屏的图像灰度失真。这个矫正过程就叫伽马校正，相关电路也称为伽马校正电路。灰阶电压发生电路产生的一系列幅度变化不成比例的预失真电压，经过缓冲电路后，首先进入液晶屏源极驱动集成电路，每一个变化等级电压再经过 16 等分，使总级数达到 256级（8 位屏）。在源极驱动

12、集成电路内部，根据像素信号所携带的亮度分量，灰阶电压对其进行相应的赋值，使得加到液晶屏内部 TFT 源极的像素模拟驱动信号进行预校正，从而完成图像显示的伽马校正。（3）DC-DC 转换电路 液晶屏逻辑驱动电路是一个独立系统，这部分电路工作需要各种电源供电，如 VDD 供电、栅极驱动供电（VGH、VGL）、伽马基准电压（VDA）等。为了保证该系统的稳定工作，在 T-CON 电路中，专门设置了一个独立的开关电源电路，该开关电源把液晶电视机主板送来的 5V 或者 12V 电源，经过 DC-DC 转换电路，产生逻辑驱动电路所需的 VDD、VDA、VGL、VGH 等电压。这个 DC-DC 转换电路输出要

13、求无干扰、电压精度高，是一个专门为逻辑驱动系统供电的开关电源电路，也有资料将其称为 TFT 屏偏压供电电路。由于供电电路的工作特性，DC-DC 电路同样也是 T-CON 板上故障率最高的电路，该电路出现故障，会导致各种奇特的故障现象，所以在维修 T-CON 板时，DC-DC 电路是首先需要检查的。（4）源极驱动电路（列驱动）源极驱动的像素信号是由串行排列的图像数据信号（RSDS）经转换获得，该信号必须具有驱动液晶屏成像的几个特点。一是信号必须是以“行”为单位的并行信号；二是信号极性必须是逐行翻转的模拟信号（同一像素点相邻场信号是反相的）；三是信号的幅度变化必须是经过伽马校正（Gamma）后，符

14、合液晶分子透光特性的像素信号。而源极驱动电路的作用就是将 RSDS 信号转为符合上述特点要求的源极驱动像素信号。源极驱动电路对信号进行转换的过程非常复杂，其内部由移位寄存器电路、锁存器电路、D/A 变换电路，以及伽马校正电路等组成，这些电路的正常工作，需要由时序控制电路产生的辅助控制信号（STH、CKH、POL）来配合完成。图 9 是驱动电路的信号流程图。图 9 液晶屏驱动电路信号流程图 （5）栅极驱动电路（行驱动）栅极驱动电路的作用是由上向下，逐行的触发液晶屏的行电极线，使液晶屏源极驱动电路送来的一排一排像素信号逐行向下的“着屏”，从而排列组合成图像。栅极驱动电路产生一个逐行向下位移的触发脉

15、冲，以便触发液晶屏该行电极线连接的所有 TFT 开关管同时导通。当这个正脉冲到来时，为了使 TFT 开关能充分导通，需要正脉冲电压有较高的电压幅度，约+25V+35V，从而把源极信号顺利加到控制 TFT 分子扭曲的电极板上，该正电压在电路中标识为 VGH。当触发脉冲离开电极线时，为了保证 TFT 开关的彻底关闭，需要行电极线上的电压为负电压，一般选取-5V 左右，从而使用控制 TFT 分子立即转入关闭状态，该负电压在电路中标识为 VGL。除了 VGH、VGL 电压外，栅极驱动电路内部的移位寄存器电路，还需要时序控制电路送来的辅助信号（STV、CKV），在这些电压及信号的配合下，行驱动电路产生一

16、个逐行移位的触发信号，控制屏逐行显示出图像。二、海信 T-CON 电路介绍 T-CON 电路作为液晶电视机的关键电路，其核心技术一直被日韩企业及台湾地区液晶面板生产企业所掌握，一般都将其作为液晶面板的一个组成部分，直接提供给国内的电视机生产厂家。海信作为平板电视行业内的领军企业，创建了国内第一条液晶模组生产线，并很早就开始了对 T-CON 电路的研究。通过多年研发，海信已掌握了 T-CON 电路的技术，并自行开发设计了多款独立 T-CON 电路板及 T-CON 整合电路板。电路板印制板号为 1453 的 T-CON 电路板，是海信的一款极具代表型的产品，它是专为奇美公司 32 英寸液晶面板 V

17、315B3-LN1 所设计，其电路设计合理、电路成本低、稳定性较好，大量应用在海信 TLM32E58、TLM32V68、TLM32V88 等型号的液晶电视机中。其电路原理图如图 10图 12 所示。图 10 海信 1453 电路板电路原理图（3-1）T-CON 电路 图 11 海信 1453 电路板电路原理图（3-2）伽马校正电路 图 12 海信 1453 电路板电路原理图（3-3）DC-DC 转换电路 1、1453 电路板电路框图 1453 电路板是一块独立的 T-CON 电路板，这块电路把电视机主板送来的 LVDS 格式的图像信号，转换为后级屏驱动电路所需的 RSDS 格式的图像信号，同时

18、输出了 STV、CKV、STH、CKH、POL 驱动控制信号，还提供了伽马校正、VGL、VGH、VCOM 等工作电压。电路中包括时序控制电路、伽马校正电路、DC-DC 转换电路等，其构成框图如图 13 所示。图 13 1453 电路板电路框图 2、1453 电路板实物识读 1453 电路板固定在液晶屏背板中间的上部，外加了金属屏蔽罩，电路板上的元件器全部焊接在正面，板上重要元件的位置、功能的识读请见图 14。图 14 1453 电路板识读 三、1453 电路板电路分析 下面对 1453 电路板上时序控制电路、伽马校正电路、DC-DC 转换电路分别进行分析。1、时序控制电路 时序控制电路是整个

19、T-CON 板的核心，从主板输入 LVDS 图像信号，经过插子 CNF1送入 1453 电路板后，直接进入时序控制主芯片 CM1682A 的对应引脚。（1）时序控制芯片 CM1682A CM1682A 是台湾奇美（CHI MEI）公司的产品，主要应用于奇美 32 寸、37 寸液晶显示屏时序控制电路的信号转换。该芯片支持一个通道 6/8bit 的 LVDS 信号输入，支持VGA/SVGA/XGA/WXGA 分辨率，采用新型智能极性算法的双电源供电，其中 I/O 电源为2.5V，逻辑电源为 1.8V。CM1682A 集成了嵌入式图像发生器、嵌入式电压检测以及嵌入式扩频时钟发生器，具有自动白色跟踪功

20、能，采用 128 引脚 QPF 封装形式。CM1682A 内部电路框图如图 15 所示。图 15 CM1682A 内部电路框图 在图 15 中可以看出，LVDS 图像信号进入 CM1682A 后，经过白色跟踪处理后分为两路，一路信号经过数据变换、缓冲及 RSDS 输出电路后，将反映图像内容的“图像数据”以 RSDS格式从 CM1682A 输出。RSDS 信号是一种低摆幅差分信号，传输的是串行 RGB 差分信号，是通过 9 对线来传输出的，其中 RGB 各 3 对。白色跟踪处理后的另一路 LVDS 信号，送入行、场同步信号处理电路，在软件计算控制下，再通过驱动信号生成电路，输出液晶屏行、列驱动电

21、路所需的各种控制信号（STH、CKH、POL、STV、CKV、OE、GVON、GVOFF）。CM1682A 共有 128 个引脚，属于大规模数字集成电路，芯片引脚众多，但外围元件却非常少，只要掌握了电路框图及信号的流程，搞清楚哪些引脚是信号输入脚，哪些是信号输出脚，还有电源供电引脚，并在电路图上识别出来，这样我们就可以方便的进行测量，并迅速的判断出故障。CM1682A 外围电路如图 16 所示。图 16 CM1682A 外围电路 看图 16 时需要注意一点，图中集成电路的引脚符号应以其方框外面引脚延长线上所标注的字符为准，内部是集成电路厂家定义的符号，外部符号才是本机设计时通过软件重新定义的。

22、（2）CM1682A 信号输入引脚 T-CON 芯片的输入信号是主板送来的 LVDS 图像信号，该信号直接加到了 CM1682A 的58、1015 共 10 个引脚。其中 12、13 脚输入的是一对差分时钟信号，其它 8 个引脚输入的是四对差分数据信号。23 脚是 LVDS 信号格式选择切换控制输入脚。图 17 所示为CM1682A 芯片的信号输入引脚图。图 17 CM1682A 信号输入引脚 LVDS（Low voltage differential signal）低压差分信号，是振幅 0.35V 的差分数字信号，具有非常强的抗电磁干扰（EMI）的能力，以及很高的传输率，主要应用于平板电视机

23、前端信号处理电路和 T-CON 电路之间的信号传输，LVDS 信号中包括了 RGB 基色信号、行同步信号、场同步信号、使能信号、时钟信号。目前大多数 1366768 分辨率的液晶屏，其输入的 LVDS 信号是 8 位 5 组差分信号，这5 对信号中，其中一对是时钟线（CLK+、CLK-），另四对是数据线（RX0+、RX0-；RX1+、RX1-；RX2+、RX2-；RX3+、RX3-）。在小屏幕 6 位屏中，LVDS 信号是 6 位 4 组差分信号，比 5 对信号少 RX3+、RX3-这一组信号。既然 LVDS 信号是通过一对时钟线和 4 对数据线来传输的，那么这 4 对数据线就会负责传送三基色

24、 RGB 像素信号和行、场同步信号，这就存在一个分配问题，究竟是哪对线传输哪个基色？用一对线传输多个信号时，时间次序如何安排？只有液晶屏的生产厂家和电视机主板生产厂家遵守同一个标准，才能把 LVDS 图像信号正确的显示出来，这就是 LVDS 信号格式标准。目前在世界上通用的 LVDS 信号传输标准有两种，一种是美国的 VESA 标准，是美国视频电子协会最早为监视器所制定的，也称为正常标准；另一种是日本制定的 JEIDS 标准。这两种标准对每对差分信号的传输格式标准的定义，分别如图 18 所示和图 19 所示。图 18 VESA 格式标准 图 19 JEIDA 格式标准 从图中可以看出，这两种标

25、准主要的区别是四对数据线对 RGB 像素信号传输的排列方式是不相同的。如果 T-CON 处理集成电路的工作格式和送来的 LVDS 信号的格式不对，就会出现颜色、层次混乱的图像，也就是我们常说的“花屏”。目前的 T-CON 处理集成电路都可以适应两种格式的 LVDS 信号，在集成电路上有一个LVDS 信号模式选择功能脚，符号是 SEL LVDS 或 LVDS OPTION。例如 CM1682A 的 23脚 SELLVDS 就是输入信号 LVDS 两种格式的选择端子。此端子悬空或接地为 VESA 格式，而接高电平则是 JEIDA 格式。该电平的设置一般是通过更改主板 LVDS 线插座的 LVDS

26、模式选择引脚外围的元件来实现的。在维修的过程中，当更换主板或更换液晶屏后出现花屏，应考虑对 LVDS 格式选择进行检查。对于 LVDS 信号的测量，我们可以使用示波器简单的对 LVDS 信号的有无进行判断，而测试图像信号最好使用信号发生器所产生的简单彩条信号，这样可以观察到一个相对稳定的波形图。（3）CM1682A 信号输出引脚 T-CON 芯片内部对输入的 LVDS 信号进行处理，并最终输出两大类信号，一种是反映图像内容的以 RSDS 格式输出的图像信号，另一种是液晶屏行、列驱动电路所需的各种控制信号。RSDS（Reduced Swing Differential Signaling）称为低

27、摆幅差分信号，是振幅 0.2V 的差分信号。RSDS 和 LVDS 相似，都是低电压差分信号，都有很高的传输率及很强的抗干扰能力，但它们的使用方式却截然不同。采用 LVDS 接口的系统应用在图像信号处理主芯片和T-CON 电路之间，而采用 RSDS 接口的系统应用在 T-CON 电路与液晶屏源极驱动电路之间。这是因为 LVDS 的传输为连续电流驱动，而 RSDS 的传输为可变电流驱动，两者相比，RSDS具有更低的传输功率、更小的电磁辐射，以及更适合液晶屏驱动电路数字图像处理的传输率。而从传输内容上看，LVDS 信号中包含了 RGB 数据信号和行、场同步信号，而 RSDS 信号中只含有 RGB

28、数据信号。目前液晶屏的源极数据信号均采用 RSDS 信号进行输入。根据后级液晶屏的需要，CM1682A 输出的 RSDS 信号可以选择 12 对或是 9 对差分输出线对，在海信 1453 电路板中，RSDS 信号采用 9 对差分输出线对，其中 RGB 各 3 对（红：R0P/R0N、R1P/R1N、R2P/R2N，绿：G0P/G0N、G1P/G1N、G2P/G2N，蓝：B0P/B0N、B1P/B1N、B2P/B2N），图 20 所示为 CM1682A 输出 RSDS 信号的引脚位置。红基色数据信号从 70、71、76-79 脚输出，绿基色数据信号从 82-83、85-88 脚输出，而蓝基色数据

29、信号则从 95-100 脚输出。图 20 CM1682A 的 RSDS 信号输出引脚 液晶屏驱动电路控制信号也是从 CM1682A 输出的，它包括 STH、CKH、POL、STV、CKV、OE、GVON、GVOFF 等信号，这些驱动信号经过接口电路，分别送到液晶屏行、列驱动电路，驱动这两个电路工作。图 21 所示为 CM1682A 输出源极驱动及栅极驱动控制信号的引脚位置。图 21 CM1682A 驱动控制信号输出引脚 栅极驱动控制信号分别从 CM1682A 的 36-39 脚、57-58 脚输出，各引脚的主要功能如下：36 脚 VGOFF 和 37 脚 VGON 是屏栅极触发脉冲（VGH）形

30、成的控制信号，两路控制信号把 VGHP 直流电压形成标准格式规定的 VGH 信号；38 脚是栅极驱动电路的垂直位移起始脉冲信号 STV，其脉冲宽度为 1H 时间，重复频率为场频；39 脚是栅极驱动电路的垂直位移触发时钟信号 CKV，其重复频率是行频，就是行同步信号；57 脚的 OE 信号可以控制同一个 VGH 脉冲不能同时触发相邻两根栅极电极线；58 脚是栅极驱动电路的垂直位移结束信号 STV_R，当该信号输出时，表示由屏栅极电极由上向下位移一场的结束。源极驱动控制信号分别从 CM1682A 的 62-64 脚、90-91 脚输出，各引脚的主要功能如下：62 脚是源极驱动电路的水平位移起始脉冲

31、信号 STH，其重复频率是行频；63 脚是源极驱动电路的水平位移结束信号 STH_R，当该信号输出时，表示由屏源极电极由左向右位移一行的结束；64 脚的 POL 信号控制一个像素点相邻场信号的极性翻转 180 度，以便满足液晶分子交流驱动的要求；90 脚和 91 脚是源极驱动电路的位移触发时钟信号 CLK，此触发信号的频率极高，且屏的分辨率越高，此 CLK 信号的频率就越高，如 1920*1080 全高清屏，CLK 信号的频率可达上百兆赫兹。DC-DC 转换电路的启动控制信号 PWRON 是从 CM1682A 的 33 脚输出，该信号直接控制 DC-DC 转换芯片 TPS65161 的 9 脚

32、使能控制端，可以启动、停止 DC-DC 转换芯片升压电路的工作。当 TPS65161 升压电路停止工作时，液晶屏及驱动电路的相关供电全部关断，所以此信号也认为是液晶屏启动的控制信号。（4）CM1682A 供电及接地引脚 由于 CM1682A 内部电路功能众多，有输出/输入接口电路、逻辑处理电路、总线处理电路等，根据所处理信号的不同特点，芯片采用了不同的电压（VDD）供电。考虑到接口电路有一定的幅度变化，所以采用较高的 2.5V 电压（VDD25）供电，而逻辑处理电路只要能反映“高电平”和“低电平”即可，所以采用较低的 1.8V 电压（VDD18）供电。同时，为了防止 CM1682A 内部各功能

33、处理单元电路之间的相互干扰，各个单元电路均采用单独供电、单独接地的方式，所以集成电路的供电及接地引脚非常众多，图 22 所示是CM1682A 的供电及接地引脚图。图 22 CM1682A 供电及接地引脚 2.5V 和 1.8V 两路 VDD 供电，都是由 T-CON 板电路上的 DC-DC 转换电路输出的。2、伽马校正电路 由于液晶屏的透光度和其像素的 TFT 源极所加的像素信号控制电压是一个不成比例的非线性关系，如果不对像素信号进行校正，显示出的图像将会产生严重的灰度失真。为了避免这一问题，我们需要对所加像素信号幅度的变化进行预失真处理，这个处理过程称为伽马（Gamma）校正。（1）伽马校正

34、电路组成 海信 1453 板的伽马校正电路，主要由基准电源（VREF）形成电路、电阻分压电路、伽马电压缓冲输出电路三部分组成，其电路框图如图 23 所示。图 23 伽马校正电路框图 VDA 电压经过基准稳压电路降压后变成稳定的 15.2V 伽马基准电压 VREF，这个基准电压进入由 R71R89 组成的伽马电压分压电路，产生一系列符合液晶屏透光度特性的非线性变化的电压，这一系列电压经过缓冲电路 U6 缓冲，同时产生液晶屏公共电极电压 VCOM，一并送入液晶屏接口 CN1、CN2，由屏周边的源极驱动电路再对该系列电压的每一级进行16 等分，最后形成对源极驱动电路处理的像素信号进行赋值的伽马电压。

35、（2）基准电压 VREF 产生电路 这是一个由精密基准电源控制器 D1（KA431），及 R53、R54、R55、R56 分压电路组成的稳压电源电路，具体电路如图 24 所示。D1（KA431）为开关电源稳压电路的基准电源比较控制元件，只要改变其控制端外围 R54、R55、R56 分压电路的分压比值，就可以获得小于 VDA 电压的任意值的稳定 VREF 电压输出。一般液晶屏 T-CON 电路的 VDA 电压为15V20V 之间，1453 板的 VDA 电压为 16V，R54、R55、R56 的阻值分别为 100 欧、10欧、100 欧，获得的 VREF 电压为 15.2V。图 24 基准电压

36、VREF 产生电路 （3）电阻分压电路 伽马校正的关键是需要一系列非线性变化的预失真电压，这是由伽马电压产生电路来提供的。目前，产生伽马电压的方式有两种，一种是采用专门的可编程伽马电压生成芯片，在程序的控制下产生一系列符合液晶屏透光度特性的非线性变化的电压；另一种是利用电阻分压的方式，产生这一系列非线性变化的电压。1453 板上的伽马电压是通过一系列精密设定的电阻，通过电阻分压的形式产生的，具体电路如图 25 所示。图 25 伽马电压电阻分压电路 R71-R79 及 R81-R89 分别组成两组串联电阻分压电路，基准电源 VREF 作为这个两路电阻分压电路的供电源，在各电阻的分压点输出 VS1

37、-VS14 共 14 个电压。由于电阻阻值的设定，使这 14 个电压的值正好组成了一系列符合液晶屏透光度特性的非线性变化的电压。为了确保图像灰度显示的精准性，电路中对这些分压电阻阻值的精度要求非常高，其阻值的选配精确到欧姆，精度误差控制在 1%以内。在维修时必须特别注意，由于这些精密电阻的位置比较靠近缓冲集成电路 U6，如果需要用热风枪拆卸集成电路 U6 时，一定要避免热风枪吹跑这几个电阻，如果吹失了，一般是很难配到的。（4）伽马电压缓冲输出电路 为保证图像灰度显示的稳定性，要求电阻分压电路输出的非线性变化的 14 路电压非常稳定，不能有任何变化，如果这 14 路电压直接作为伽马校正电压加到源

38、极驱动电路，会形成工作电流，有电流就有电压降，就会改变这 14 路电压的电压值，从而破坏形成的电压幅度曲线。为了解决这个问题，在每一路电压的输出端都设置一个缓冲电路，在输出负载有电流变化时仍能保证输出的电压值是稳定不变的。伽马电压缓冲电路实际是一个高阻抗输入低阻抗输出的增益为 1 的放大器，类似于跟随器的电流放大器，其输出端电流的变化不会影响输入端电压值的稳定。这 14 路放大器封装在一块专用集成电路内部，如 HX8915、EC5575、AS15 等，其芯片的功能及引脚基本都相同。1453 电路板使用的缓冲电路为 EC5575（U6），电路原理图如图 26 所示。图 26 伽马电压缓冲输出电路

39、 EC5575 的 23-29 脚、32-38 脚共 14 个引脚是芯片内部放大器的输入端，输入电压为伽马电压电阻分压电路送来的 VS1-VS14 共 14 路电压。经过增益为 1 的放大器处理后，这 14路电路分别从 1-6 脚、9-13 脚、18、20、48 脚输出，这就是屏驱动电路所需要的 14 路伽马校正电压 GM1-GM14。这 14 路电压芯片外围 RA5、RA6、RA7、RA8 排阻、以 CA5、CA6、CA7 等电容进行平滑处理，消除电压中的干扰后，经过 T-CON 板的接口 CN1、CN2，直接进入液晶屏的源极驱动电路。在驱动电路中，每相邻两路的电压差还要再经过 16 等分处

40、理，最终形成 256级的伽马校正电压，从而校正液晶屏显示的灰度失真。U6 的 47 脚输出的是 VCOM 电压，VCOM 电压是液晶屏公共电极电压。液晶像素 TFT的一边电极电压为源极驱动电压，另一边为公共电极的电压 VCOM，这两个电压的压差决定了加在液晶分子上的电压大小，因此 VCOM 电压对液晶屏最终的显示效果影响很大，该电压是检修液晶屏图像显示故障时，必须要测量的一个关键电压。对于公共电极电压为固定值的液晶屏，其 VCOM 电压大约是 VREF 电压的一半左右。3、DC-DC 转换电路 T-CON 电路是一个相对独立的单元电路，这个单元电路内部由多个功能电路组成，为了保证各功能电路的稳

41、定工作，要求这些电路的供电提供电路能提供足够的电流容量、稳定精确的电压值，并不受外接干扰及电压波动的影响。为了达到此目的，T-CON 单元电路都设置了一个为独立的开关电源电路，一般称为“DC-DC 转换电路”。从电视机开关电源提供一个稳压电源（12V 或 5V），经 DC-DC 转换电路后，产生 T-CON 电路中各功能电路所需要的供电电源及各种辅助电源。DC-DC 转换电路一般是由一块专用的驱动集成电路来完成。在海信 1453 的 T-CON 电路板上，采用了 TPS65161（UP1）集成电路作为这个电源的驱动芯片。这块芯片集成度高、功能齐全，只需较少的外围元件相配合，就可以产生 T-CO

42、N 电路所需要的各种稳压电源，并且可以根据需要，对稳压电源的输出进行幅度调整，以满足适应不同液晶屏的需要。该DC-DC 转换电路输出了 VDD、VDA、VGL、VGH 四路重要电压，这部分电路的工作原理简图如图 27 所示。图 27 DC-DC 转换电路工作原理简图 从图 27 可以看出，虽然 TPS65161 芯片外围电路比较简单，但这四种电源（VDD、VDA、VGL、VGH）电路中，却采用了四种不同的电路技术来进行工作的，下面分别进行介绍。（1）VDD 电压 VDD25 电源电路由 TPS65161 内部 20 脚和 18 脚之间的开关 Q3、18 脚外围的电压输出输出电路，以及 15 脚

43、外围的反馈电路组成，图 28 所示是其工作原理等效电路。图 28 VDD 电源电路工作原理图 从图 28 可以看出，这是一个典型的串联型降压型的开关电源，也就是常说的 BUCK 电路。其中 Q3 是开关管，LP6 是储能电感，DP9 是续流二极管，CP35 是滤波电容。从电视机主板送来的 12V 电压经过此降压开关电源后，由 CP35 两端输出 2.5V 的 VDD 电压，作为 T-CON 电路的电源供电，此 2.5V 能提供达到 3A 电流容量的稳压输出。RP11、RP12、RP49、RP14 是稳压控制的取样电阻，取样电压送到 TPS65161 的 15 脚，经过和基准电压比较后，控制 Q

44、3 导通/关闭的占空比，达到稳定 2.5V 输出电压的目的。当开关 Q3 闭合接通时，如图 29 所示，12V 电压通过开关 Q3、电感 LP6 及负载流通，并对 CP35 两端充电。流过 LP6 的电流，在 LP6 两端产生的自感电势方向为左正右负，对抗 12V 电压引起的电流的上升，由此 LP6 内部电流逐步上升，并进行磁能的存储。图 29 开关 Q3 闭合时 VDD 电源电路工作状态 当 CP35 两端电压达到 2.5V 时，输出电压取样电路 RP11、RP12、RP49、RP14 的取样电压反馈到 TPS65161 的 15 脚，控制开关 Q3 断开，如图 30 所示。Q3 的断开后，

45、电感 LP6内部的磁能无法继续维持，随即转换成方向为左负右正的感生电势，这个感生电势经过 DP9续流二极管整流，继续维持对负载的供电形成电流。当自感电势逐步释放后，CP35 两端电压低于 2.5V 时，输出电压又通过取样电路反馈到 TPS65161 的 15 脚，并控制 Q3 再次导通，又开始一个新的导通周期。图 30 开关 Q3 断开时 VDD 电源电路工作状态 从 CP35 两端上形成的 2.5V 电压就是 T-CON 板上的 VDD 电源之一，记为 VDD25，该电压送到后级的很多电路中，其中有一路送到了 VDD18 形成电路。VDD18 电路比较简单，采用了一块 1.8V 的三端稳压器

46、 UP5，其输入电压为 2.5V，输出电压为 1.8V，记为 VDD18。VDD25 和 VDD18 是 T-CON 电路主芯片 CM1682A 的工作电压，所以是维修时需要测量的关键电压。（2）VDA 电压 VDA 电源电路由 TPS65161 的 4 脚和 5 脚内部的接地开关 Q1、外围储能电感 LP7、二极管 DP6，以及 1 脚外围的反馈电路组成。图 31 所示是其工作原理等效电路。图 31 VDA 电源电路工作原理图 从图 31 可以看出，开关 Q1、储能电感 LP7、二极管 DP6、滤波电容 CP7，组成了一个典型的并联型升压开关电源，也就是常说的 Boost 电路。从电视机主板

47、送来的 12V 电压经过升压电路变换后，从 CP7 两端输出 16V 左右的电压 VAA_FB，该电压经过 MOS 开关管QP2、电阻 RP24 后，输出 16V 的 VDA 电压。其中，MOS 管 QP2 的控制信号从 TPS65161的 27 脚输出。看一下 Boost 电路的工作过程，当开关 Q1 闭合接通时，如图 32 所示，12V 电压经过LP7、Q1 流通，LP7 产生的自感电势方向为左正右负，对抗 12V 电压所引起电流的上升，自感电势逐步上升并且以磁能的形式进行存储。图 32 开关 Q1 闭合时 VDA 电源电路工作状态 当开关 Q1 断开的瞬间，流过 LP7 的电流被切断，此

48、时 LP7 中存储的磁能无法维持，磁能转换为左负右正的感生电势 ULP7，如图 33 所示。ULP7 和电源电压 12V 串联叠加在一起，再经过 DP6 整流形成 16V 左右的 VAA_FB 电压。此电压经过控制管 QP1 形成 VAAP电压，再经过 RP24 后输出 16V 的 VDA 电压。RP2、RP3、RP4、RP5 是输出电压的取样电阻，取样电压经 1 脚回送到 TPS65161 的内部，和基准电压比较后控制开关 Q1 的占空比，达到控制输出电压 VDA 稳压的目的。图 33 开关 Q1 断开时 VDA 电源电路工作状态 VDA 电压主要是向伽玛电路提供工作电压，包括送到伽马缓冲芯

49、片 EC5575 供电端、产生伽马校正电压所需的 VREF、VCM 电压等，同时也为屏后级的驱动电路提供工作电压。当维修图像伽马失真（灰度异常）故障时，应首先对 VDA 电压进行确认。（3）VGH、VGL 电压 VGH 电压是由VGHP 电压经过转换电路形成的，VGHP 电源电路是由 TPS65161的（10）脚及外围元件 CP18、DP5（双二极管封装）、CP19 等元件组成，这是一个正电压电荷泵电路。VGL 电源电路是由 TPS65161 的（11）脚及外围元件 CP22、DP7（双二极管封装）、CP23等元件组成，这是一个负电压电荷泵电路。可以看出，VGH 电压和 VGL 电压的产生都采

50、用了电荷泵电路来完成的。什么是电荷泵电路？电荷泵电路就是利用电容作为储能元件的 DC-DC 转换电路。传统的 DC-DC 转换电路通常采用一个电感作为储能元件实现 DC-DC 变换，但是电感体积庞大、容易饱和、会产生 EMI，而且电感价格昂贵。为解决这些问题，新型电源中通常采用了电荷泵电路，该电路利用电容作为储能元件，外接元件少，但电荷泵的输出电流受电容容量的限制，所以电荷泵电路非常适合负载电流不大的设备使用。电荷泵电路有多种类型，用处也很多，正电压电荷泵电路可以把输出电压转换成近两倍的输入电压，即 VOUT2VIN，而负电压电荷泵电路可以将输入的正电压转换成相应的负电压，即 VOUT=-VI

51、N。由于它是利用电容的充电、放电实现电荷转移的原理构成，这种 DC-DC变换器的电荷泵也称为“电荷泵电压反转器”或“电荷泵变换器”。图 34 所示就是一个正电压电荷泵电路，图中 C1 为储能电容，1 端为输入电压，2 端为输出电压，3 端根据不同的要求有不同的连接方法，当只对一个输入电压进行转换时，3 端直接接地，当有两个电压进行叠加参与变换时，3 端接另一个电压。将正电荷泵电路中二极管反向连接，就组成了一个负电压电荷泵电路，如图 35 所示。图 34 正电压电荷泵电路 图 35 负电压电荷泵电路 电荷泵电路三端子之间的电压是什么关系呢？对于正电压电荷泵电路，如图 36 所示，当 1 端输入电

52、压值幅度为 Vb 时，3 端输入电压值幅度为 Va 时，2 端输出电压 Vc=Va+Vb。如果 3 端接零电位，则 2 端输出电压 Vc=0+Vb=Vb。对于负电压电荷泵电路，如图 37 所示，2 端输出电压 Vc=Va-Vb，如果 Va 端接零电位，则 Vc=0-Vb=-Vb。电荷泵电路如果输入的是正弦波交流电，就成为了一个半波倍压整流电路。有关电荷泵电路详细的工作原理，有兴趣的读者可以查阅相关的工具书。图 36 正电压电荷泵电路各端电压关系 图 37 负电压电荷泵电路各端电压关系 正电压和负电压电荷泵电路广泛的应用在各种液晶屏的 T-CON 板电路中，几乎所有的T-CON 板电路的 VGH

53、 电压和 VGL 电压的产生都采用了这两种电路。海信 1453 的 T-CON板电路也采用了电荷泵电路来完成 VGH 和 VGL 电压的产生，下面分别进行介绍。VGH 电压是加到液晶屏行电极线上的正脉冲电压幅度，这个正脉冲电压是由 TPS65161（UP1）及 10 脚外围电路产生的 VGHP 直流电压经过转换而获得的。TPS65161 的 10 脚及外围元件 CP18、DP5（双二极管封装）、CP19 组成一个正电压电荷泵电路，VGHP 电压是由 TPS65161 的 10 脚输出的脉冲和 DP5 的 1 端（二极管正极）的 VAAP 电压，在正电压电荷泵电路的叠加下产生的。RP19、RP2

54、0 是 VGHP 输出电压的取样分压电路，取样电压回送至 TPS65161 的 14 脚，对 VGHP 电压进行稳压及幅度调整，以适应不同液晶屏的需要。VGH 是液晶屏栅极驱动脉冲，是控制像素 TFT 开关的“导通”电压，对于不同的液晶屏、不同的信号、不同的显示分辨率，这个脉冲的幅度、宽度都是不同的，而 TPS65161 控制产生的 VGHP 电压，只是一个 22V 至 30V 左右的直流电压，这就需要一个控制转换电路，将VGHP 直流电压转换为实际电路所需要的 VGH 脉冲信号。转换电路电路图如图 38 所示。图 38 VGHP 到 VGH 转换电路 从图 38 可以看出，VGHP 到 VG

55、H 转换电路需要两个控制信号，就是由 CM1682A 的37 脚输出的 VGON 信号，以及 36 脚输出的 VGOFF 信号。这两个控制信号的频率、占空比、时序关系都是由 T-CON 芯片设定的软件来控制的，而软件设定依据就是液晶屏参数、接收信号标准、图像显示要求等条件。在这个转换电路中，QP7 是一块内部具有两只 N 沟道的 MOS 管的厚膜集成电路，为了方便理解，我们把这两个 MOS 管分别画出，如图 39 所示，就可以更明白这个电路的工作原理。图 39 VGHP 到 VGH 转换电路变形图 VGHP 直流电压，在 GVON、GVOFF 两个开关控制信号的作用下，通过 QP7、QP8 几

56、个 MOS 管的开关控制，最终将 VGHP 直流电压转换为液晶屏栅极驱动脉冲信号 VGH。用万用表进行直流电压测量时，VGH 电压一定会小于 VGHP 电路，本电路实测 VGH 的直流电压为 21V，小于 23V 的 VGHP 直流电压。VGL 电压是加到液晶屏行电极线上的负电压，是控制像素 TFT 开关的“关断”电压，这个负电压是由 TPS65161（UP1）的 11 脚及外围元件 CP22、DP7（双二极管封装）、CP23组成的负电压电荷泵电路来提供的。RP22、RP23 是 VGL 输出电压的取样分压电路，取样电压回送至 TPS65161 的 13 脚，对 VGL 电压进行稳压及幅度调整

57、。VGL 电压一般在-5V 至-6V 左右，本机实测为-5.65V。四、测试数据 表 1-表 3 是海信 1453 的 T-CON 板部分集成电路的引脚功能及维修数据，表 4 为板上关键测试点的电压，表中的电压数据采用数字万用表测得。表 1、伽马电压缓冲输出集成电路 EC5575（U6）引脚 符号 功能 电压（V）1 Mo 伽马电压(GM13)缓冲输出 1.11 2 Lo 伽马电压(GM12)缓冲输出 3.34 3 Ko 伽马电压(GM11)缓冲输出 4.19 4 Jo 伽马电压(GM10)缓冲输出 4.89 5 Io 伽马电压(GM9)缓冲输出 5.75 6 Ho 伽马电压(GM8)缓冲输出

58、 6.02 7 Vss 接地 0 8 VDD VDD 供电输入 15.94 9 Go 伽马电压(GM7)缓冲输出 8.35 10 Fo 伽马电压(GM6)缓冲输出 9.31 11 Eo 伽马电压(GM5)缓冲输出 10.25 12 Do 伽马电压(GM4)缓冲输出 10.91 13 Co 伽马电压(GM3)缓冲输出 11.88 14 NC 空脚 0 15 VDD VDA 供电输入 15.94 16 NC 空脚 0 17 NC 空脚 0 18 Bo 伽马电压(GM2)缓冲输出 14.1 19 Vss 接地 0 20 Ao 伽马电压(GM1)缓冲输出 15.14 21 Vss 接地 0 22 VD

59、D VDD 供电输入 15.94 23 Ai 伽马电压(VS1)输入 15.14 24 Bi 伽马电压(VS2)输入 14.1 25 Ci 伽马电压(VS3)输入 11.87 26 Di 伽马电压(VS4)输入 10.9 27 Ei 伽马电压(VS5)输入 10.24 28 Fi 伽马电压(VS6)输入 9.3 29 Gi 伽马电压(VS7)输入 8.34 30 VDD VDA 供电输入 15.94 31 Vss 接地 0 32 Hi 伽马电压(VS8)输入 6.02 33 Ii 伽马电压(VS9)输入 5.74 34 Ji 伽马电压(VS10)输入 4.89 35 Ki 伽马电压(VS11)

60、输入 4.19 36 Li 伽马电压(VS12)输入 3.33 37 Mi 伽马电压(VS13)输入 1.11 38 Ni 伽马电压(VS14)输入 0.05 39 Vcomi VSCM 电压输入 6.65 40 NC 空脚 0 41 NC 空脚 0 42 NC 空脚 0 43 VDD VDA 供电输入 15.94 44 Vss 接地 0 45 VDD VDA 供电输入 15.94 46 Vss 接地 0 47 Vcomo VCMO 电压输出 6.66 48 No 伽马电压(GM14)缓冲输出 0.06 表 2、TFT 液晶屏偏置电压提供集成电路 TPS65161（UP1）引脚 符号 功能 电

61、压（V）1 FB VDA 供电稳压反馈控制输入 1.12 2 COMP VDA 升压变转电路补偿脚 0.48 3 OS 过压保护电路输出检测脚 15.95 4 SW 升压电源(VDA)开关控制端 11.93 5 SW 升压电源(VDA)开关控制端 11.93 6 PGND 接地 0 7 PGND 接地 0 8 SUP 泵电源的供电输入 15.95 9 EN2 泵电源使能控制端 2.49 10 DRP 正电荷泵电路驱动输出 4.22 11 DRN 负电荷泵电路驱动输出 8.84 12 FREQ 振荡频率控制 11.94 13 FBN 负电荷泵电路(VGL)电压反馈控制端-0.23 14 FBP

62、正电荷泵电路(VGH)电压反馈控制端 1.29 15 FBB 降压电路(VDD)电压反馈控制端 1.21 16 EN1 降压及负电荷泵电路使能控制端 11.94 17 BOOT 降压电源 MOS 管栅极驱动电压 10.17 18 SWB 降压电源(VDD)开关控制端 2.51 19 NC 空脚 0 20 VINB 降压电路电源电压输入端 11.94 21 VINB 降压电路电源电压输入端 11.94 22 AVIN 模拟电路 12V 电压输入 11.94 23 GND 接地 0 24 REF 内部基准电压输出端 1.21 25 DLY1 延时时间调整 3.46 26 DLY2 延时时间调整 3

63、.46 27 GD 外部 MOS 管栅极驱动端 0.02 28 SS 升压电源(VDA)软启动时间设定 1.85 表 3、存储器 24LC128（U4）引脚 符号 功能 电压（V）1 A0 地址输入 0 0 2 A1 地址输入 1 0 3 A2 地址输入 2 0 4 VSS 接地 0 5 SDA I2C 总线数据线 2.49 6 SCL I2C 总线时钟线 2.49 7 WP 写保护 2.49 8 VCC 电源 2.49 表 4、关键测试点电压（板上有测试点）序号 符号 电压（V）序号 符号 电压（V）1 V12V 11.94 12 GM4 10.91 2 VDD25 2.48 13 GM5 10.22 3 VDD18 1.79 14 GM6 9.3 4 VDA 15.94 15 GM7 8.42 5 VREF 15.21 16 GM8 5.99 6 VGHP 23.06 17 GM9 5.72 7 VGH 20.94 18 GM10 4.9 8 VHL-5.65 19 GM11 4.2 9 GM1 15.04 20 GM12 3.32 10 GM2 14.13 21 GM13 1.07 11 GM3 11.89 22 GM14 0.16